一项最新研究表明，高空云或许曾造成火星的温室效应，让早期的火星“温暖如春”。
美国宇航局（NASA）刚刚登陆火星的“毅力号”火星车拍下的场景，完美展现了现代太空科学的一大谜团：为何火星车驶过之处曾流水潺潺，如今却一片荒芜？尤其是考虑到当时火星得到的阳光不及地球的三分之一时，这一矛盾场景就更加令人疑惑了。
近日，美国芝加哥大学行星科学家Kite领导的团队使用计算机模型为火星的气候之谜提出了一种解释：火星上方可能存在高空冰云层，从而引发了温室效应。
此前，科学家曾针对火星气候之谜提出过多种解释，但无一是完全有效的。例如，部分科学家认为，一颗巨型小行星在撞击火星时可能释放了足够动能，使火星变暖。然而，其他计算结果表明，这种撞击升温的影响只会持续1~2年，而火星变暖事件至少会持续数百年。于是，研究人员重新审视了另一种解释：高空云（high-altitude cloud）。它与地球的卷云类似。大气中即便只存在少量云，也会显著提高星球温度，这是一种类似于二氧化碳致温室效应的升温现象。
早在2013年，就有科学家提出了高空云理论，但它并未得到重视。Kite说：“有人认为，只有当云层具有特殊性质时，才会对气温产生影响。模型表明水必须在大气中停留很长一段时间——远远超过地球大气的停留时间。因此，这个解释似乎是行不通的。”这一观点的缺失部分在于地表冰量。如果火星大部分地表都覆盖着冰，就会产生有利于低空云层的表面湿度。低空云层对行星保温没有贡献（甚至有可能让它降温），因为云层会把太阳光反射回太空。但如果火星只有小部分地表覆盖着冰层，火星的地表空气则会变得更加干燥，从而促进高空云的形成，而高空云有利于行星暖化。
新模型表明，科学家在研究火星气候问题时，需要摒弃部分基于地球的假设条件。“在这个模型中，高空云的运动方式与地球非常不一样。”Kite说，“按照地球条件建立火星气候模型是行不通的，因为火星与地球的水循环完全不同。在地球上，水是在大气和地表之间快速流动的。”对地球而言，水几乎覆盖了地表的四分之三，在海洋、大气和陆地之间快速而不均匀地移动。因此，撒哈拉地区十分干燥，而亚马逊地区则非常潮湿。相比之下，即使是在宜居指数达到最高值时，火星的地表水也少得多。Kite说：“模型显示，水在进入火星早期大气后，会停留接近一年的时间。这为高空云的长期存在奠定了基础。”
接下来，“毅力号”火星车将以不同方式验证Kite团队的猜测。研究人员表示，了解有关火星气温和大气的完整故事有助于寻找其他宜居星球。Kite说：“火星的重要性在于，它是已知的唯一一颗曾经具有宜居性的星球。我们希望了解星球的长期气候稳定性会以何种方式被破坏，又能以何种方式（不仅仅是地球模式）维持下去。这些问题的回答将开辟行星宜居性研究的新领域。”
编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《美国国家科学院院刊》
期刊编号：0027-8424
